JP2016171299A - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】導電性光反射膜を有する光反射部材を配置してもリーク電流が発生することを抑制できる太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】太陽電池セル10と、少なくとも一部が太陽電池セル10の側方に位置する光反射部材30とを備え、光反射部材30は、絶縁部材31と、絶縁部材31の表面に形成された導電性光反射膜32とを有し、光反射部材30の厚さdMは、太陽電池セル10の厚さdCよりも厚く、導電性光反射膜32の太陽電池セル10側の面は、太陽電池セル10の表面よりも外方に位置している。【選択図】図2B

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。
従来、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置として、太陽電池モジュールの開発が進められている。太陽電池モジュールは、無尽蔵の太陽光を直接電気に変換できることから、また、化石燃料による発電と比べて環境負荷が小さくクリーンであることから、新しいエネルギー源として期待されている。
太陽電池モジュールは、例えば、表面保護部材と裏面保護部材との間に複数の太陽電池セルが充填部材で封止された構造となっている。太陽電池モジュールにおいて、複数の太陽電池セルは、マトリクス状に配置されている。
従来、太陽電池セル同士の隙間に照射される太陽光を有効に利用するために、太陽電池セルの受光面よりも突出するとともに受光面に傾斜した光反射部材が太陽電池セル間の隙間に設けられた太陽電池モジュールが提案されている(例えば特許文献1)。
特開2013−98496号公報
光反射部材が金属膜等の導電性光反射膜を有する場合、太陽電池セル間の隙間に光反射部材を配置すると、導電性光反射膜を通して当該太陽電池セル間にリーク電流が発生するという課題がある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、導電性光反射膜を有する光反射部材を太陽電池セル間に配置してもリーク電流が発生することを抑制できる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る太陽電池モジュールの一態様は、第1の太陽電池セルと、少なくとも一部が前記第1の太陽電池セルの側方に位置する光反射部材とを備え、前記光反射部材は、絶縁部材と、前記絶縁部材の表面に形成された導電性光反射膜とを有し、前記光反射部材の厚さは、前記第1の太陽電池セルの厚さよりも厚く、前記導電性光反射膜の前記第1の太陽電池セル側の面は、前記第1の太陽電池セルの表面よりも外方に位置している。
導電性光反射膜を有する光反射部材を太陽電池セル間に配置してもリーク電流が発生することを抑制できる。
実施の形態1に係る太陽電池モジュールの平面図である。 図1AのIB−IB線における実施の形態1に係る太陽電池モジュールの断面図である。 実施の形態1に係る太陽電池モジュールの一部拡大平面図である。 図2AのIIB−IIB線における実施の形態1に係る太陽電池モジュールの断面図(光反射部材周辺の拡大断面図)である。 比較例の太陽電池モジュールの一部拡大断面図である。 実施の形態1の変形例に係る太陽電池モジュールの一部拡大断面図である。 実施の形態2に係る太陽電池モジュールの光反射部材周辺の拡大断面図である。 実施の形態2に係る太陽電池モジュールの光反射部材周辺の拡大断面図である。 実施の形態2の変形例に係る太陽電池モジュールの一部拡大断面図である。 実施の形態3に係る太陽電池モジュールの光反射部材周辺の拡大断面図である。 実施の形態3の変形例に係る太陽電池モジュールの一部拡大断面図である。 実施の形態4に係る太陽電池モジュールの光反射部材周辺の拡大断面図である。 実施の形態4の変形例1に係る太陽電池モジュールの光反射部材周辺の拡大断面図である。 図9に示す実施の形態4に係る太陽電池モジュールの光反射部材周辺の拡大断面図である。 図10に示す実施の形態4の変形例1に係る太陽電池モジュールにおける光反射部材周辺の拡大断面図である。 図10に示す実施の形態4の変形例1に係る太陽電池モジュールの他の態様の一部拡大断面図である。 図10に示す実施の形態4の変形例1に係る太陽電池モジュールの他の態様の一部拡大背面図である。 実施の形態3の変形例2に係る太陽電池モジュールの一部拡大断面図である。 実施の形態3の変形例3に係る太陽電池モジュールの一部拡大断面図である。 変形例1に係る太陽電池モジュールの一部拡大断面図である。 変形例2に係る太陽電池モジュールの一部拡大平面図である。 変形例3に係る太陽電池モジュールの一部拡大平面図である。 変形例4に係る太陽電池モジュールの一部拡大断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、工程及び工程の順序等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
(実施の形態1)
[太陽電池モジュールの構成]
まず、実施の形態1に係る太陽電池モジュール1の概略構成について、図1A及び図1Bを用いて説明する。図1Aは、実施の形態1に係る太陽電池モジュールの平面図である。図1Bは、図1AのIB−IB線における実施の形態1に係る太陽電池モジュールの断面図である。
なお、図1A及び図1Bにおいて、Z軸は、太陽電池モジュール1の主面に垂直な軸であり、X軸及びY軸は、互いに直交し、かつ、いずれもZ軸に直交する軸である。Z軸、X軸及びY軸については、以下の図においても同様である。
図1A及び図1Bに示すように、太陽電池モジュール1は、複数の太陽電池セル10と、タブ配線20と、光反射部材30と、表面保護部材40と、裏面保護部材50と、充填部材60と、フレーム70とを備える。太陽電池モジュール1は、表面保護部材40と裏面保護部材50との間に、複数の太陽電池セル10が充填部材60で封止された構造となっている。
図1Aに示すように、太陽電池モジュール1の平面視形状は、例えば略矩形状である。一例として、太陽電池モジュール1は、横の長さが約1600mmで、縦の長さが約800mmの略矩形状である。なお、太陽電池モジュール1の形状は、矩形状に限るものではない。
以下、太陽電池モジュール1の各構成部材について、図1A及び図1Bを参照しながら、図2A及び図2Bを用いてさらに詳細に説明する。図2Aは、図1Aの破線で囲まれる領域Xの拡大図であって、実施の形態1に係る太陽電池モジュールの一部拡大平面図である。図2Bは、図2AのIIB−IIB線における実施の形態1に係る太陽電池モジュールの断面図である。なお、図2Bは、光反射部材30周辺の拡大断面図である。
[太陽電池セル(太陽電池素子)]
太陽電池セル10は、太陽光等の光を電力に変換する光電変換素子(光起電力素子)である。図1Aに示すように、太陽電池セル10は、同一平面において行列状(マトリクス状)に複数枚配列されている。
行方向又は列方向の一方に沿って直線状に配列された複数の太陽電池セル10は、隣り合う2つの太陽電池セル10同士がタブ配線20によって連結されてストリング(セルストリング)を構成している。複数の太陽電池セル10は、タブ配線20によって電気的に接続されることでストリング化されている。1つのストリング10S内の複数の太陽電池セル10は、タブ配線20によって直列接続されている。
図1Aに示すように、本実施の形態では、行方向(X軸方向)に沿って等間隔に配列された12枚の太陽電池セル10がタブ配線20で接続されることで1つのストリング10Sを構成している。より具体的には、各ストリング10Sは、行方向(X軸方向)に隣り合う2つの太陽電池セル10を3本のタブ配線20で順次連結していくことで構成されており、行方向に沿って配列された一列分全ての太陽電池セル10が連結されている。
ストリング10Sは、複数形成されている。複数のストリング10S(ストリングス)は、行方向又は列方向の他方に沿って並べられている。本実施の形態では、6つのストリング10Sが形成されている。図1Aに示すように、6つのストリング10Sは、互いに平行となるように列方向(Y軸方向)に沿って等間隔で並べられている。
なお、各ストリング10Sにおける先頭の太陽電池セル10は、タブ配線20を介して渡り配線(不図示)に接続されている。また、各ストリング10Sにおける最後尾の太陽電池セル10は、タブ配線20を介して渡り配線(不図示)に接続されている。これにより、複数(図1Aでは6つ)のストリング10Sが直列接続又は並列接続されてセルアレイが構成される。本実施の形態では、隣り合う2つのストリング10Sが直列接続されて1つの直列接続体(24枚の太陽電池セル10が直列接続されたもの)が構成されており、この直列接続体が3つ並列接続されている。
図1A及び図2Aに示すように、複数の太陽電池セル10は、行方向及び列方向に隣り合う太陽電池セル10との間に隙間をあけて配置されている。後述するように、この隙間には光反射部材30が配置されている。
本実施の形態において、太陽電池セル10は、平面視において、略矩形状である。具体的には、太陽電池セル10は、125mm角の正方形の角が欠けた形状である。つまり、1つのストリング10Sは、隣り合う2つの太陽電池セル10の一辺同士が対向するように構成されている。なお、太陽電池セル10の形状は、略矩形状に限るものではない。
太陽電池セル10は、半導体pin接合を基本構造としており、一例として、n型の半導体基板であるn型単結晶シリコン基板と、n型単結晶シリコン基板の一方の主面側(表面側)に順次形成された、i型非晶質シリコン層、n型非晶質シリコン層及びn側表面電極と、n型単結晶シリコン基板の他方の主面側(裏面側)に順次形成された、i型非晶質シリコン層、p型非晶質シリコン層及びp側表面電極とによって構成されている。n側表面電極及びp側表面電極は、例えばITO(Indium Tin Oxide)等の透明電極である。なお、本実施の形態における太陽電池モジュール1は片面受光方式であるので、p側表面電極は透明である必要はなく、例えば反射性を有する金属電極であってもよい。
図1B及び図2Bに示すように、太陽電池セル10には、太陽電池セル10のn側表面電極に電気的に接続された表側集電極11(n側集電極)と、太陽電池セル10のp側表面電極に電気的に接続された裏側集電極12(p側集電極)とが形成されている。
表側集電極11及び裏側集電極12の各々は、例えば、タブ配線20の延設方向と直交するように直線状に形成された複数本のフィンガー電極と、これらのフィンガー電極に接続されるとともにフィンガー電極に直交する方向(タブ配線20の延設方向)に沿って直線状に形成された複数本のバスバー電極とによって構成されている。バスバー電極の本数は、例えば、タブ配線20と同数であり、本実施の形態では、3本である。なお、表側集電極11及び裏側集電極12は、互いに同じ形状となっているが、これに限定されるものではない。
表側集電極11及び裏側集電極12は、銀(Ag)等の低抵抗導電材料からなる。例えば、表側集電極11及び裏側集電極12は、バインダー樹脂中に銀等の導電性フィラーが分散した導電性ペースト(銀ペースト等)をn側表面電極及びp側表面電極の上に所定のパターンでスクリーン印刷することで形成することができる。
このように構成される太陽電池セル10では、表面(n側面)及び裏面(p側面)の両方が受光面となる。太陽電池セル10に光が入射すると太陽電池セル10の光電変換部でキャリアが発生する。発生したキャリアは、光電流としてn側表面電極及びp側表面電極に拡散し、表側集電極11及び裏側集電極12で収集されてタブ配線20に流れ込む。このように、表側集電極11及び裏側集電極12を設けることで、太陽電池セル10で発生したキャリアを外部回路に効率的に取り出すことができる。
[タブ配線]
図1A及び図1Bに示すように、タブ配線20(インターコネクタ)は、ストリング10Sにおいて、隣り合う2つの太陽電池セル10同士を電気的に接続する。図1A及び2Aに示すように、本実施の形態では、隣り合う2つの太陽電池セル10は、互いに略平行に配置された3本のタブ配線20によって接続されている。各タブ配線20は、接続する2つの太陽電池セル10の並び方向に沿って延設されている。
タブ配線20は、長尺状の導電性配線であって、例えば、リボン状の金属箔である。タブ配線20は、例えば、銅箔や銀箔等の金属箔の表面全体を半田や銀等で被覆したものを所定の長さに短冊状に切断することによって作製することができる。
図1Bに示すように、各タブ配線20については、タブ配線20の一端部が、隣り合う2つの太陽電池セル10のうちの一方の太陽電池セル10の表面に配置され、タブ配線20の他端部が、隣り合う2つの太陽電池セル10のうちの他方の太陽電池セル10の裏面に配置されている。
各タブ配線20は、隣り合う2つの太陽電池セル10において、一方の太陽電池セル10のn側集電極(表面側の集電極)と、他方の太陽電池セル10のp側集電極(裏面側の集電極)とを電気的に接続している。具体的には、タブ配線20は、一方の太陽電池セル10の表側集電極11のバスバー電極と他方の太陽電池セル10の裏側集電極12のバスバー電極とに接合されている。タブ配線20と表側集電極11(裏側集電極12)とは、例えば導電性接着剤を間に挟んで熱圧着することで接着される。
なお、タブ配線20と表側集電極11(裏側集電極12)とは、導電性接着剤ではなく、ハンダ材によって接合されていてもよい。
また、タブ配線20の表面には凹凸が設けられていてもよい。タブ配線20の表面に凹凸を設けることで、太陽電池モジュール1に入射した光がタブ配線20の表面に入射した際に、その光を凹凸で散乱させて表面保護部材40と空気層との界面又は表面保護部材40と充填部材60との界面で反射させることで太陽電池セル10へと導くことを可能とする。これにより、タブ配線20の表面で反射された光も有効に発電に寄与させることができ、太陽電池モジュール1の発電効率が向上する。
このようなタブ配線20としては、表面形状として凹凸を有する銅箔の表面に銀の蒸着膜を形成したものを用いることができる。なお、タブ配線20の表面は、凹凸形状ではなく、平坦面であってもよい。また、表面が平坦なタブ配線の上に、表面が凹凸形状の光反射部材を別途積層してもよい。
[光反射部材]
図1A、図2A及び図2Bに示すように、太陽電池セル10には、光反射部材30が設けられている。光反射部材30は、少なくとも一部が太陽電池セル10の側方に位置する。図2Bに示すように、本実施の形態において、光反射部材30は、隙間をあけて配置された隣り合う2つの太陽電池セル10(第1の太陽電池セル10Aと第2の太陽電池セル10B)の間に設けられている。
また、図1Aに示すように、光反射部材30は、隣り合う2つのストリング10Sの間の隙間に、ストリング10Sの長手方向に沿って複数設けられている。具体的には、光反射部材30は、このストリング10Sの隙間において、2つの太陽電池セル10の間の隙間ごとに設けられている。
図2Aに示すように、各光反射部材30は、ストリング10Sの長手方向に延在するテープ状の光反射シートであり、一例として、長尺矩形状かつ薄板状である。光反射部材30は、例えば、長さが100mm〜130mmであり、幅が1mm〜20mmである。
各光反射部材30は、隣り合う2つの太陽電池セル10の間の隙間を覆っている。つまり、光反射部材30の幅は、隣り合う2つの太陽電池セル10の隙間の間隔と同じになっている。なお、光反射部材30の幅は、これに限るものではなく、例えば、隣り合う2つの太陽電池セル10の隙間の間隔よりも小さくてもよい。
光反射部材30に入射した光は反射する。本実施の形態における光反射部材30は、入射した光を拡散して反射させるので光拡散反射部材として機能する。つまり、光反射部材30は、光拡散反射シートである。
図2Bに示すように、光反射部材30は、絶縁材料からなる絶縁部材31と、絶縁部材31の表面に形成された導電性光反射膜32とを有する。つまり、光反射部材30は、絶縁部材31と導電性光反射膜32との積層構造となっている。
絶縁部材31は、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)又はアクリル等の絶縁性樹脂材料によって構成されている。また、導電性光反射膜32は、例えばアルミニウム又は銀等の金属からなる金属反射膜である。本実施の形態において、導電性光反射膜32は、アルミニウム蒸着膜である。
また、絶縁部材31の表面には凹凸30aが形成されている。金属膜からなる導電性光反射膜32は、例えば蒸着等によってこの凹凸30aの表面に形成される。したがって、導電性光反射膜32の表面形状は、凹凸30aの凹凸形状に倣って凹凸形状となる。この導電性光反射膜32の凹凸形状によって、光反射部材30に入射した光を所定の方向に拡散反射させることができる。
凹凸30aは、例えば、凹部(谷部)と凸部(山部)との間の高さが5μm以上100μm以下であり、隣り合う凸部の間隔(ピッチ)が20μm以上400μm以下である。本実施の形態では、凹部と凸部との間の高さが12μmであり、隣り合う凸部の間隔(ピッチ)が40μmである。
また、本実施の形態において、光反射部材30は、導電性光反射膜32の表面が表面保護部材40に対面するように配置される。つまり、光反射部材30は、絶縁部材31が裏面保護部材50側に位置し、かつ、導電性光反射膜32の太陽電池セル10側の面(裏面)が表面保護部材40側に位置するように配置されている。なお、本実施の形態では、表面保護部材40側に導電性光反射膜32があるので、絶縁部材31の材料は、透明材料等の透光性材料、及び、白色材料や黒色材料等の非透光性材料のいずれであってもよい。
このように、隣り合う2つの太陽電池セル10の間の隙間に光反射部材30を設けることによって、太陽電池モジュール1に入射した光が光反射部材30の表面に入射した際に、導電性光反射膜32の凹凸形状によってその光が拡散反射(散乱)する。この拡散反射した光は、表面保護部材40と空気層との界面又は表面保護部材40と充填部材60との界面で反射して、太陽電池セル10へと導かれる。これにより、無効領域(本実施の形態では、隣り合う2つのストリング10Sの間の隙間の領域であって、入射した光を発電に寄与させることができない領域)である隣り合う2つの太陽電池セル10の間の隙間の領域に入射する光も有効に発電に寄与させることができるので、太陽電池モジュール1の発電効率が向上する。
特に、本実施の形態では、光反射部材30は、裏面保護部材50等ではなく、太陽電池セル10の端部の発電無効領域に設けられている。これにより、生産性が向上するとともに太陽電池セル10の発電能力を効率よく利用することができる。
また、図2Bに示すように、光反射部材30の厚さdは、太陽電池セル10の厚さdよりも厚くなっている(d>d)。本実施の形態において、光反射部材30の厚さdとは、絶縁部材31の厚さと導電性光反射膜32の厚さとを含む全体の厚さである。
さらに、光反射部材30の導電性光反射膜32は、太陽電池セル10の表面よりも外方に位置している。具体的には、光反射部材30は、導電性光反射膜32が太陽電池セル10から離れる方向に表側集電極11よりも外方に位置するように構成されている。したがって、導電性光反射膜32の凹凸の高さをdとすると、d−d>dになっている。
本実施の形態において、太陽電池セル10の厚さdは、200μm程度である。また、導電性光反射膜32の凹凸の高さは、5μm以上100μm以下である。この場合、光反射部材30の厚さから導電性光反射膜32の凹凸の高さを引いた値(d−d)は、200μm以上にすればよく、例えば、250μm〜500μmmである。
なお、光反射部材30の厚さdは、太陽電池セル10の厚さdと導電性光反射膜32の凹凸の高さdとを加算した値よりも55μm以上厚いことが好ましい。
さらには、図2Bに示すように、第1の太陽電池セル10Aと導電性光反射膜32との距離d1、および、第2の太陽電池セル10Bと導電性光反射膜32との距離d2を加算した値である加算距離(d1+d2)は、110μm以上であることが好ましい。
このように構成される光反射部材30は、充填部材60によって封止されている。つまり、光反射部材30は、充填部材60によって接着されて固定されている。
なお、本実施の形態において、光反射部材30における凹凸30aの形状は、光反射部材30の長手方向に沿った三角溝形状としたが、これに限定されるものではなく、光を散乱させることができるものであれば、円錐形状、四角錐形状又は多角錐形状、あるいは、これらの形状の組み合わせ等であってもよい。
[表面保護部材、裏面保護部材]
表面保護部材40(第1保護部材)は、太陽電池モジュール1の表側の面を保護する部材であり、太陽電池モジュール1の内部(太陽電池セル10等)を、風雨や外部衝撃等の外部環境から保護する。図1Bに示すように、表面保護部材40は、太陽電池セル10の表面側(n側)に配設されており、太陽電池セル10の表側の受光面を保護している。
表面保護部材40は、太陽電池セル10において光電変換に利用される波長帯域の光を透過する透光性部材によって構成されている。表面保護部材40は、例えば、透明ガラス材料からなるガラス基板(透明ガラス基板)、又は、フィルム状や板状の透光性及び遮水性を有する硬質の樹脂材料からなる樹脂基板である。
一方、裏面保護部材50(第2保護部材)は、太陽電池モジュール1の裏側の面を保護する部材であり、太陽電池モジュール1の内部を外部環境から保護する。図1Bに示すように、裏面保護部材50は、太陽電池セル10の裏面側(p側)に配設されている。
裏面保護部材50は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)又はポリエチレンナフタレート(PEN)等の樹脂材料からなるフィルム状や板状の樹脂シートである。
本実施の形態における太陽電池モジュール1は片面受光方式であるので、裏面保護部材50は、不透光の板体又はフィルムとしてもよい。この場合、裏面保護部材50としては、例えば、黒色部材、又は、アルミ箔等の金属箔を内部に有する樹脂フィルム等の積層フィルム等、不透光部材(遮光性部材)を用いてもよい。なお、裏面保護部材50は、不透光部材に限るものではなく、ガラス材料からなるガラスシート又はガラス基板等の透光部材であってもよい。
表面保護部材40及び裏面保護部材50の間には充填部材60が充填されている。表面保護部材40及び裏面保護部材50と太陽電池セル10とは、この充填部材60によって接着されて固定されている。
[充填部材]
充填部材(充填材)60は、表面保護部材40と裏面保護部材50との間に配置される。本実施の形態において、充填部材60は、表面保護部材40と裏面保護部材50との間を埋めるように充填されている。
図2Bに示すように、充填部材60は、表面側充填部材61と裏面側充填部材62とによって構成されている。複数の太陽電池セル10は、例えばシート状の表面側充填部材61と裏面側充填部材62とで挟み込まれた状態でラミネート処理(ラミネート加工)を行うことで充填部材60によって全体が覆われる。
具体的には、複数の太陽電池セル10をタブ配線20で連結してストリング10Sを形成した後、複数本のストリング10Sを表面側充填部材61と裏面側充填部材62とで挟み込み、さらに、その上下に表面保護部材40と裏面保護部材50とを配置して、例えば100℃以上の温度で真空中で熱圧着を行う。この熱圧着によって、表面側充填部材61及び裏面側充填部材62が加熱されて溶融し、太陽電池セル10を封止する充填部材60となる。
表面側充填部材61は、例えばエチレンビニルアセテート(EVA)等の樹脂材料からなる樹脂シートであり、複数の太陽電池セル10と表面保護部材40との間に配置される。表面側充填部材は、ラミネート処理によって主に太陽電池セル10と表面保護部材40との間の隙間を埋めるように充填される。例えば、表面側充填部材61は、透明な樹脂シートである。一例として、表面側充填部材61は、EVAからなるホットメルト系接着剤からなる透明樹脂シートである。
裏面側充填部材62は、例えばエチレンビニルアセテート(EVA)等の樹脂材料からなる樹脂シートであり、複数の太陽電池セル10と裏面保護部材50との間に配置される。裏面側充填部材62は、ラミネート処理によって主に太陽電池セル10と裏面保護部材50との間の隙間を埋めるように充填される。なお、本実施の形態における太陽電池モジュール1は、片面受光方式であるので、裏面側充填部材62としては黒色又は白色の樹脂シートが用いられるが、これに限るものではない。一例として、裏面側充填部材62は、EVAからなるホットメルト系接着剤からなる白色樹脂シートである。
[フレーム]
フレーム70は、太陽電池モジュール1の周縁端部を覆う外枠である。フレーム70は、例えば、アルミ製のアルミフレーム(アルミ枠)である。図1Aに示すように、フレーム70は、4本用いられており、それぞれ太陽電池モジュール1の4辺の各々に装着されている。フレーム70は、例えば、接着剤によって太陽電池モジュール1の各辺に固着されている。
なお、図示しないが、太陽電池モジュール1には、太陽電池セル10で発電された電力を取り出すための端子ボックスが設けられている。端子ボックスは、例えば裏面保護部材50に固定されている。端子ボックスには、回路基板に実装された複数の回路部品が内蔵されている。
[効果等]
次に、本実施の形態における太陽電池モジュール1の効果について、比較例の太陽電池モジュール1Aと対比して説明する。図3は、比較例の太陽電池モジュールの一部拡大断面図である。
図3に示すように、比較例の太陽電池モジュール1Aは、本実施の形態における太陽電池モジュール1と同様に、隣り合う2つの太陽電池セル10の間の隙間に光反射部材30が配置されている。
しかしながら、比較例の太陽電池モジュール1Aは、本実施の形態における太陽電池モジュール1と異なり、光反射部材30の厚さが太陽電池セル10の厚さよりも薄くなっている。このため、比較例の太陽電池モジュール1Aでは、光反射部材30の導電性光反射膜32を通して太陽電池セル10間にリーク電流が発生する場合がある。
特に、太陽電池セル10は半導体材料によって構成されており、太陽電池セル10の側面部には半導体材料が存在する場合がある。この場合、光反射部材30の厚さが太陽電池セル10の厚さよりも薄いと、光反射部材30の導電性光反射膜32を通して太陽電池セル10間にリーク電流が発生する。
これに対して、図2Bに示すように、本実施の形態における太陽電池モジュール1では、光反射部材30の厚さdが太陽電池セル10の厚さdよりも厚くなっており、かつ、導電性光反射膜32の太陽電池セル10側の面が太陽電池セル10の表面よりも外方(表面保護部材40側)に位置している。
これにより、光反射部材30の導電性光反射膜32を太陽電池セル10の表面から離すことができるので、リーク電流の発生を効果的に抑制することができる。この結果、太陽電池モジュール1の信頼性が向上する。
また、本実施の形態において、光反射部材30は、導電性光反射膜32の表面が表面保護部材40に対面するように配置されていたが、図4に示すように、光反射部材30は、導電性光反射膜32の表面が裏面保護部材50に対面するように配置されていてもよい。つまり、光反射部材30は、絶縁部材31が表面保護部材40側に位置し、かつ、導電性光反射膜32が裏面保護部材50側に位置するように配置されていてもよい。この場合も、光反射部材30の厚さが太陽電池セル10の厚さよりも厚くなっており、かつ、導電性光反射膜32の太陽電池セル10側の面が太陽電池セル10の表面よりも外方(裏面保護部材50側)に位置しているので、リーク電流の発生を抑制することができる。
また、光反射部材30の厚さdは、太陽電池セル10の厚さdと導電性光反射膜32の凹凸の高さdとを加算した値よりも55μm以上厚いことが好ましい。
太陽電池モジュール1のさらなる信頼性を確保するという観点から、隣り合う太陽電池セル10同士は、例えば、800Vのインパルス電圧の印加に対する耐圧性を有することが要求される。この耐圧性を有するため、隣り合う太陽電池セル10間の絶縁距離は、110μm以上確保されることが好ましい。つまり、光反射部材30の厚さdを、太陽電池セル10の厚さdと導電性光反射膜32の凹凸の高さdとを加算した値よりも55μm以上厚くすることにより、隣り合う太陽電池セル10間の絶縁距離を110μm以上確保することが可能となる。よって、上記インパルス電圧の印加に対しても、絶縁破壊によるリーク電流の発生を効果的に抑制することができる。この結果、太陽電池モジュール1の信頼性がさらに向上する。
さらには、図2Bに示すように、第1の太陽電池セル10Aと導電性光反射膜32との距離d1、および、第2の太陽電池セル10Bと導電性光反射膜32との距離d2を加算した値である加算距離(d1+d2)は、110μm以上であることが好ましい。これにより、第1の太陽電池セル10Aと第2の太陽電池セル10Bとの間の絶縁距離が、確実に110μm以上確保されるので、上記インパルス電圧の印加に対しても、絶縁破壊によるリーク電流の発生を確実に抑制することができる。
なお、図4に示す光反射部材30では、裏面保護部材50側に導電性光反射膜32があるので、絶縁部材31は、透明部材等の透光部材によって構成されているとよい。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る太陽電池モジュール2について、図5A及び図5Bを用いて説明する。図5A及び図5Bは、実施の形態2に係る太陽電池モジュールの光反射部材周辺の拡大断面図である。
図5Aに示すように、本実施の形態に係る太陽電池モジュール2では、光反射部材30が、隣り合う2つの太陽電池セル10の間の隙間に張り出すように、かつ、太陽電池セル10の端部と重なるように設けられている。
本実施の形態において、光反射部材30は、隣り合う2つの太陽電池セル10(第1の太陽電池セル10Aと第2の太陽電池セル10B)に跨って配置されている。具体的には、光反射部材30の幅方向の一方の端部が第1の太陽電池セル10Aと重なるように第1の太陽電池セル10Aの端部に設けられている。また、光反射部材30の幅方向の端部が第2の太陽電池セル10Bと重なるように第2の太陽電池セル10Bの端部に設けられている。
本実施の形態においても、光反射部材30の厚さは、太陽電池セル10の厚さよりも厚くなっている。
これにより、図5Bに示すように、太陽電池モジュール2の製造工程等において光反射部材30の幅方向の一方の端部が太陽電池セル10から脱落してしまった場合であっても、脱落部分の光反射部材30の導電性光反射膜32が太陽電池セル10の表面よりも外方(裏面保護部材50側)に位置することになる。また、光反射部材30の全体が太陽電池セル10から脱落してしまって図2Bのような状態になる場合があるが、この場合であっても、光反射部材30の導電性光反射膜32が太陽電池セル10の表面よりも外方に位置することになる。
このように、本実施の形態に係る太陽電池モジュール2によれば、光反射部材30が太陽電池セル10から脱落した場合であっても、脱落部分の光反射部材30の導電性光反射膜32を太陽電池セル10の表面から離すことができる。したがって、リーク電流の発生を回避できるので、太陽電池モジュール2の信頼性が向上する。
また、本実施の形態において、光反射部材30は、導電性光反射膜32の表面が表面保護部材40に対面するように配置されていたが、図6に示すように、光反射部材30は、導電性光反射膜32の表面が裏面保護部材50に対面するように配置されていてもよい。この場合も、光反射部材30の厚さが太陽電池セル10の厚さよりも厚くなっており、かつ、導電性光反射膜32の太陽電池セル10側の面が太陽電池セル10の表面よりも外方に位置している。これにより、光反射部材30が太陽電池セル10から脱落したとしても、リーク電流の発生を抑制することができる。
なお、図5A、図5Bおよび図6に示された光反射部材30の配置態様であっても、第1の太陽電池セル10Aと導電性光反射膜32との距離d1、および、第2の太陽電池セル10Bと導電性光反射膜32との距離d2を加算した値である加算距離(d1+d2)は、110μm以上であることが好ましい。
これにより、第1の太陽電池セル10Aと第2の太陽電池セル10Bとの間の絶縁距離が、確実に110μm以上確保されるので、例えば、800Vのインパルス電圧の印加に対しても、絶縁破壊によるリーク電流の発生を確実に抑制することができる。
なお、図5A及び図5Bに示す光反射部材30は、表面保護部材40側に導電性光反射膜32があるので、絶縁部材31の材料は、透明材料等の透光性材料、及び、白色材料や黒色材料等の非透光性材料のいずれであってもよいが、図6に示す光反射部材30Aは、裏面保護部材50側に導電性光反射膜32があるので、絶縁部材31の材料は、透明材料等の透光性材料であるとよい。
(実施の形態3)
次に、実施の形態3に係る太陽電池モジュール3について、図7を用いて説明する。図7は、実施の形態3に係る太陽電池モジュールの光反射部材周辺の拡大断面図である。
図7に示すように、本実施の形態に係る太陽電池モジュール3は、上記実施の形態1における太陽電池モジュール1において、絶縁部材31を樹脂基材31aと接着層31bとの積層構造とし、さらに、樹脂基材31aの接着層31b側とは反対側の面に導電性光反射膜32を形成した構成になっている。
つまり、本実施の形態において、光反射部材30Aは、接着層31bが予め付与された構成となっている。具体的には、光反射部材30Aは、樹脂基材31aと、樹脂基材31aの一方の面に形成された導電性光反射膜32と、樹脂基材31aの他方の面に設けられた接着層31bとによって構成されている。
樹脂基材31aは、例えばPET又はアクリル等の絶縁性樹脂材料によって構成されている。また、接着層31bは、EVA等の絶縁性樹脂材料からなる樹脂接着剤である。本実施の形態において、樹脂基材31aは、PETシートであり、接着層31bは、EVAからなる感熱接着剤又は感圧接着剤である。なお、樹脂基材31aの表面には凹凸30aが形成されている。これにより、導電性光反射膜32の表面が凹凸形状になっている。
本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、光反射部材30Aの厚さは、太陽電池セル10の厚さよりも厚くなっており、かつ、導電性光反射膜32の太陽電池セル10側の面が太陽電池セル10の表面よりも外方(表面保護部材40側)に位置している。
これにより、光反射部材30Aの導電性光反射膜32を太陽電池セル10の表面から離すことができるので、リーク電流の発生を効果的に抑制することができる。この結果、太陽電池モジュール1の信頼性が向上する。
さらに、本実施の形態では、光反射部材30Aが接着層31bを有するので、光反射部材30Aを所定の位置に容易に配置することができる。
また、本実施の形態において、光反射部材30Aは、導電性光反射膜32の表面が表面保護部材40に対面するように配置されていたが、図8に示すように、光反射部材30Aは、導電性光反射膜32の表面が裏面保護部材50に対面するように配置されていてもよい。この場合も、光反射部材30Aの厚さが太陽電池セル10の厚さよりも厚くなっており、かつ、導電性光反射膜32の太陽電池セル10側の面が太陽電池セル10の表面よりも外方(裏面保護部材50側)に位置しているので、リーク電流の発生を抑制することができる。
なお、図7および図8に示された光反射部材30Aの厚さdは、太陽電池セル10の厚さdと導電性光反射膜32の凹凸の高さdとを加算した値よりも55μm以上厚いことが好ましい。これにより、隣り合う太陽電池セル10間の絶縁距離を110μm以上確保することが可能となる。よって、例えば、800Vのインパルス電圧の印加に対しても、絶縁破壊によるリーク電流の発生を効果的に抑制することができる。
さらには、第1の太陽電池セル10Aと導電性光反射膜32との距離d1、および、第2の太陽電池セル10Bと導電性光反射膜32との距離d2を加算した値である加算距離(d1+d2)は、110μm以上であることが好ましい。これにより、第1の太陽電池セル10Aと第2の太陽電池セル10Bとの間の絶縁距離が、確実に110μm以上確保されるので、上記インパルス電圧の印加に対しても、絶縁破壊によるリーク電流の発生を確実に抑制することができる。
なお、図7に示す光反射部材30Aは、表面保護部材40側に導電性光反射膜32があるので、樹脂基材31a及び接着層31bの材料は、透明材料等の透光性材料、及び、白色材料や黒色材料等の非透光性材料のいずれであってもよいが、図8に示す光反射部材30Aは、裏面保護部材50側に導電性光反射膜32があるので、樹脂基材31a及び接着層31bの材料は、透明材料等の透光性材料であるとよい。
(実施の形態4)
次に、実施の形態4に係る太陽電池モジュール4について、図9を用いて説明する。図9は、実施の形態4に係る太陽電池モジュールの光反射部材周辺の拡大断面図である。
図9に示すように、本実施の形態に係る太陽電池モジュール4は、上記実施の形態2における太陽電池モジュール2において、絶縁部材31を樹脂基材31aと接着層31bとの積層構造とし、さらに、樹脂基材31aの接着層31b側とは反対側の面に導電性光反射膜32を形成した構成になっている。
つまり、本実施の形態において、光反射部材30Aは、実施の形態3と同様に、樹脂基材31aと、樹脂基材31aの一方の面に形成された導電性光反射膜32と、樹脂基材31aの他方の面に設けられた接着層31bとによって構成されている。なお、樹脂基材31a及び接着層31bの材料や構造は、実施の形態3と同様である。
本実施の形態においても、上記実施の形態2と同様に、光反射部材30Aの厚さは、太陽電池セル10の厚さよりも厚くなっている。
これにより、光反射部材30Aが太陽電池セル10から脱落してしまった場合であっても、脱落部分の光反射部材30Aの導電性光反射膜32の太陽電池セル10側の面が太陽電池セル10の表面よりも外方(裏面保護部材50側)に位置することになる。この結果、脱落部分の光反射部材30の導電性光反射膜32を太陽電池セル10の表面から離すことができる。したがって、リーク電流の発生を回避できるので、太陽電池モジュール2の信頼性が向上する。
さらに、本実施の形態では、光反射部材30Aが接着層31bを有するので、光反射部材30Aを太陽電池セル10の端部に容易に配置することができる。例えば、複数の太陽電池セル10がタブ配線20で連結されたストリング10Sを、表面側充填部材61と裏面側充填部材62とでラミネート処理する前に、光反射部材30Aの所定の位置に太陽電池セル10に貼付することができる。したがって、光反射部材30Aを精度よく配置することができる。
また、本実施の形態では、図10に示すように、光反射部材30Aの接着層31bの厚さが太陽電池セル10の厚さよりも厚い方がよい。これにより、光反射部材30Aが湾曲することを抑制できる。この点について、図11A及び図11Bを用いて詳細に説明する。図11Aは、図9に示す実施の形態4に係る太陽電池モジュールの光反射部材周辺の拡大断面図である。図11Bは、図10に示す実施の形態4の変形例1に係る太陽電池モジュールにおける光反射部材周辺の拡大断面図である。
上述のように、複数の太陽電池セル10をタブ配線20で連結してストリング10Sを形成した後、ラミネート処理を施す。つまり、太陽電池セル10に光反射部材30Aが配置された複数本のストリング10Sを、表面側充填部材61及び裏面側充填部材62と表面保護部材40及び裏面保護部材50とで挟み込んで熱圧着を行う。このときのラミネート処理時の熱圧着により、光反射部材30Aは、表面側充填部材61及び裏面側充填部材62から押圧を受ける。
この場合、図11Aに示すように、光反射部材30Aの接着層31bの厚さが太陽電池セル10の厚さ未満であると、ラミネート処理時の押圧によって、光反射部材30Aが隣り合う2つの太陽電池セル10の間の隙間に向かって突出するように湾曲することがある。光反射部材30Aが湾曲すると、光反射部材30Aに入射した光を太陽電池セル10の所望の箇所に導くことができず、光反射部材30Aを配置したことによる所望の発電効率向上効果が得られなくなる。
これに対して、図11Bに示すように、光反射部材30Aの接着層31bの厚さが太陽電池セル10の厚さ以上であると、ラミネート処理時に光反射部材30Aに押圧がかかったとしても、光反射部材30Aが湾曲することを抑制できる。これにより、光反射部材30Aに入射した光を反射させて太陽電池セル10の所望の箇所に導くことができるので、光反射部材30Aを配置したことによる所望の発電効率向上効果を得ることができる。
また、光反射部材30Aの接着層31bの厚さを太陽電池セル10の厚さよりも厚くすることで、接着層31bが太陽電池セル10の裏側集電極12の一部を被覆することができ、裏側集電極12が剥がれることを抑制できる。この点について、図12A及び図12Bを用いて詳細に説明する。図12Aは、図10に示す実施の形態4の変形例1に係る太陽電池モジュールの他の態様の一部拡大断面図である。図12Bは、図12Aに示す同太陽電池モジュールの一部拡大背面図である。
図12A及び図12Bに示すように、光反射部材30Aの接着層31bの厚さが太陽電池セル10の厚さ以上であると、ラミネート処理時の押圧によって光反射部材30Aの接着層31bを、太陽電池セル10の裏面(光反射部材30Aが設けられた面とは反対側の面)に回り込ませることができる。これにより、太陽電池セル10の裏面に設けられた裏面集電極12の一部を、太陽電池セル10の裏面に回り込んだ接着層31bで被覆することができる。具体的には、裏側集電極12の複数本のフィンガー電極の端部を接着層31bで被覆すること覆われる。この結果、裏面集電極12の端部を接着層31bで抑えることができるので、裏側集電極12のフィンガー電極の端部が剥がれることを抑制できる。
また、図9及び図10に示すように、本実施の形態において、光反射部材30Aは、導電性光反射膜32の表面が表面保護部材40に対面するように配置されていたが、図13及び図14に示すように、光反射部材30Aは、導電性光反射膜32の表面が裏面保護部材50に対面するように配置されていてもよい。この場合も、光反射部材30Aの厚さが太陽電池セル10の厚さよりも厚くなっており、かつ、導電性光反射膜32の太陽電池セル10側の面よりも外方に位置している。これにより、光反射部材30Aが太陽電池セル10から脱落した際にリーク電流の発生を抑制することができる。
なお、図9、10、13および14に示された光反射部材30Aの配置態様であっても、第1の太陽電池セル10Aと導電性光反射膜32との距離d1、および、第2の太陽電池セル10Bと導電性光反射膜32との距離d2を加算した値である加算距離(d1+d2)は、110μm以上であることが好ましい。
これにより、第1の太陽電池セル10Aと第2の太陽電池セル10Bとの間の絶縁距離が、確実に110μm以上確保されるので、例えば、800Vのインパルス電圧の印加に対しても、絶縁破壊によるリーク電流の発生を確実に抑制することができる。
なお、図9及び図10に示す光反射部材30Aは、表面保護部材40側に導電性光反射膜32があるので、樹脂基材31a及び接着層31bの材料は、透明材料等の透光性材料、及び、白色材料や黒色材料等の非透光性材料のいずれであってもよいが、図13及び図14に示す光反射部材30Aは、裏面保護部材50側に導電性光反射膜32があるので、樹脂基材31a及び接着層31bの材料は、透明材料等の透光性材料によって構成されているとよい。
(変形例等)
以上、本発明に係る太陽電池モジュールについて、実施の形態1〜4に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態1〜4に限定されるものではない。
例えば、上記の各実施の形態において、光反射部材30及び30Aは、隣り合う2つの太陽電池セル10の間に配置する例を説明したが、これに限るものではない。その他の配置例として、光反射部材30及び30Aは、図15に示すように、フレーム70に隣接する最外周の太陽電池セル10に隣接するように配置してもよい。この場合も、光反射部材30は、上下逆向きに配置してもよいし、太陽電池セル10の表面又は裏面の端部に重ねて配置してもよい。
また、上記の各実施の形態において、光反射部材30及び30Aは、隣り合う2つのストリング10Sの間の隙間に配置したが、これに限るものではない。例えば、図16に示すように、ストリング10S内において隣り合う2つの太陽電池セル10の間の隙間に光反射部材300を配置してもよい。
また、上記の各実施の形態において、光反射部材30及び30Aは、全ての太陽電池セル10に対応するように設けられていたが、一部の太陽電池セル10のみに対して設けられていてもよい。つまり、光反射部材30が設けられていない太陽電池セル間があってもよい。
また、上記の各実施の形態において、光反射部材30及び30Aは、隣り合う2つのストリング10Sの間の隙間において、ストリング10Sの長手方向に沿って隣接する太陽電池セル10の隙間ごとに複数設けられていたが、これに限るものではない。例えば、光反射部材30及び30Aは、隣り合う2つのストリング10Sの間の隙間において、ストリング10Sの長手方向に沿って複数の太陽電池セル10に跨るように設けられていてもよい。一例として、図17に示すように、光反射部材30及び30Aは、ストリング10Sの全体にわたる1枚の長尺状の光反射シートであってもよい。
また、上記の各実施の形態において、光反射部材30及び30Aは、最表面に導電性光反射膜32が形成されていたが、これに限るものではない。例えば、図18に示すように、光反射部材30Bは、絶縁部材31(第1の絶縁部材)に形成された導電性光反射膜32の上にさらに絶縁部材33(第2の絶縁部材)が形成された構成であってもよい。この場合、絶縁部材33の材料としては、透光性材料を用いる必要があり、例えば、絶縁部材33は、透明樹脂材料からなる透明部材にするとよい。
また、上記の各実施の形態において、隣り合う2つの太陽電池セル10の間の隙間に設けられる光反射部材30及び30Aの数は、1つではなく、2つ以上の複数であってもよい。
また、上記の各実施の形態において、太陽電池セル10の半導体基板はn型半導体基板としたが、半導体基板は、p型半導体基板であってもよい。
また、上記の各実施の形態において、太陽電池モジュールは、表面保護部材40のみを受光面とする片面受光方式であったが、表面保護部材40及び裏面保護部材50の両方を受光面とする両面受光方式であってもよい。
また、上記の各実施の形態において、太陽電池セル10の光電変換部の半導体材料は、シリコンであったが、これに限るものではない。太陽電池セル10の光電変換部の半導体材料としては、ガリウム砒素(GaAs)又はインジウムリン(InP)等を用いてもよい。
なお、その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
1、2、3、4 太陽電池モジュール
10 太陽電池セル
10A 第1の太陽電池セル
10B 第2の太陽電池セル
10S ストリング
20 タブ配線
30、30A、30B、300 光反射部材
30a 凹凸
31、33 絶縁部材
31a 樹脂基材
31b 接着層
32 導電性光反射膜
40 表面保護部材
50 裏面保護部材
60 充填部材
61 表面側充填部材
62 裏面側充填部材
70 フレーム

Claims (9)

  1. 第1の太陽電池セルと、
    少なくとも一部が前記第1の太陽電池セルの側方に位置する光反射部材とを備え、
    前記光反射部材は、絶縁部材と、前記絶縁部材の表面に形成された導電性光反射膜とを有し、
    前記光反射部材の厚さは、前記第1の太陽電池セルの厚さよりも厚く、
    前記導電性光反射膜の前記第1の太陽電池セル側の面は、前記第1の太陽電池セルの表面よりも外方に位置している
    太陽電池モジュール。
  2. さらに、前記第1の太陽電池セルと隙間をあけて配置された第2の太陽電池セルを備え、
    前記光反射部材は、前記第1の太陽電池セルと前記第2の太陽電池セルとの間に設けられている
    請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  3. さらに、前記第1の太陽電池セルと隙間をあけて配置された第2の太陽電池セルを備え、
    前記光反射部材は、前記隙間に張り出すように、かつ、前記第1の太陽電池セルの端部と重なるように設けられている
    請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記光反射部材は、前記第1の太陽電池セルと前記第2の太陽電池セルとに跨って配置されている
    請求項3に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記絶縁部材は、樹脂基材と接着層との積層構造であり、
    前記導電性光反射膜は、前記樹脂基材の前記接着層側とは反対側の面に形成されている
    請求項3又は4に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記接着層の厚さは、前記第1の太陽電池セルの厚さよりも厚い
    請求項5に記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記第1の太陽電池セルの両面には集電極が設けられており、
    前記接着層は、前記第1の太陽電池セルの前記光反射部材が設けられた面とは反対側の面に回り込んで当該反対側の面に設けられた前記集電極の一部を覆っている
    請求項5又は6に記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記絶縁部材の表面形状は、凹凸形状となっており、
    前記導電性光反射膜の表面形状は、前記凹凸形状に倣って凹凸形状となっており、
    前記光反射部材の厚さは、前記第1の太陽電池セルの厚さと前記導電性光反射膜の凹凸の高さとを加算した値よりも55μm以上厚い
    請求項1または2に記載の太陽電池モジュール。
  9. 前記第1の太陽電池セルと前記導電性光反射膜との距離、および、前記第2の太陽電池セルと前記導電性光反射膜との距離を加算した値である加算距離は、110μm以上である
    請求項2〜7のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
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